一种用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人

本发明属于智能机器人隧道应急消防处置领域，具体地说是一种用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人。

背景技术：

1、传统长大公路隧道有消防栓、灭火器、固定式水成膜泡沫灭火装置等灭火设施，面对突发性事故，传统的灭火方式具有灭火设备不完善、发现火情不及时、灭火效率低、自动化程度低、无法针对火源有效灭火等缺点。一旦火灾不能及时得到控制和处理，必将造成人员与财产的双重损失，同时产生非常恶劣的社会影响。随着智能机器人的快速发展，移动式智能机器人可以在隧道空间内代替人工完成应急疏控任务，并满足灵活、快速、安全、有效的应急需求，这为解决隧道突发事故智能化应急疏控问题提供了新的契机。但要在长大隧道中进行可靠持续的灭火作业，需要移动式智能机器人与消防水管对接以获取持续的消防水源，这对移动式智能机器人的快速对接接口技术提出了新的挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人。该指向控火机器人具有快速提升对接接口，能够实现指向控火机器人与消防水管的对接功能，能够保证指向控火机器人在长大隧道中进行可靠持续的灭火作业，提高了隧道火灾应急疏控任务的灭火效率和自动化程度。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明包括行走轮装置、快速提升对接接口、主体结构装置、横向剪式伸缩装置及承重板，所述承重板左右两侧的前后两端分别安装有用于在长大公路隧道内机器人轨道上移动的行走轮装置，所述承重板上还安装有实现指向控火机器人与固定在长大公路隧道顶部消防水管横向对接的横向剪式伸缩装置，所述横向剪式伸缩装置的伸缩方向与行走轮装置的移动方向垂直，所述主体结构装置固接在横向剪式伸缩装置上，所述快速提升对接接口安装在主体结构装置的顶部；所述快速提升对接接口包括支撑架、电机、丝杠丝母组件、滑块驱动架、传动组件、左滑轨支撑架、左滑轨滑块组件、消防水管卡头、右滑轨支撑架及右滑轨滑块组件，所述左滑轨支撑架及右滑轨支撑架分别固定在主体结构装置的顶面，所述支撑架安装于左滑轨支撑架及右滑轨支撑架上，所述支撑架上分别安装有电机及丝杠丝母组件，所述电机通过传动组件与丝杠丝母组件中的丝杠连接，所述滑块驱动架的一侧与丝杠丝母组件中的丝母相连、另一侧分别通过左滑轨滑块组件、右滑轨滑块组件与左滑轨支撑架、右滑轨支撑架滑动连接，所述消防水管卡头分别与左滑轨滑块组件、右滑轨滑块组件相连；所述消防水管卡头下方设有安装于主体结构装置上的机器人消防水管接口法兰。

4、其中：所述支撑架分为下支撑架及上支撑架，所述下支撑架的两侧分别安装于左滑轨支撑架及右滑轨支撑架上，所述上支撑架的两侧分别安装于左滑轨支撑架及右滑轨支撑架上；所述丝杠丝母组件包括伸缩驱动丝杠及伸缩驱动丝母，所述伸缩驱动丝杠的两端分别转动安装于下支撑架及上支撑架上，所述电机固定在下支撑架或上支撑架上，所述电机的输出轴通过传动组件与伸缩驱动丝杠的一端相连，驱动所述伸缩驱动丝杠旋转，进而通过所述伸缩驱动丝杠与伸缩驱动丝母的螺旋副由伸缩驱动丝母带动所连接的滑块驱动架实现升降。

5、所述传动组件为齿轮传动组件，包括驱动齿轮a及驱动齿轮b，所述驱动齿轮a安装于电机的输出轴上，所述驱动齿轮b与丝杠丝母组件中的丝杠连动，并与所述驱动齿轮a相啮合。

6、所述左滑轨滑块组件包括左滑轨、左滑块连接架及左滑块，所述左滑轨固接在左滑轨支撑架上，所述左滑块的一侧与左滑轨滑动连接，所述左滑块的另一侧与左滑块连接架的一端固接，所述左滑块连接架的另一端与消防水管卡头相连。

7、所述右滑轨滑块组件包括右滑轨、右滑块连接架及右滑块，所述右滑轨固接在右滑轨支撑架上，所述右滑块的一侧与右滑轨滑动连接，所述右滑块的另一侧与右滑块连接架的一端固接，所述右滑块连接架的另一端与消防水管卡头相连。

8、所述消防水管卡头下端面安装有消防水管对接定位销，所述消防水管卡头通过消防水管对接定位销实现与消防水管上的机器人消防水管接口法兰的对接定位。

9、所述消防水管卡头呈“c”形。

10、所述行走轮装置包括安装板及行走轮，所述安装板的下端固接于承重板上，所述安装板上端内侧上下安装有两个行走轮。

11、所述机器人消防水管接口法兰的顶部为倒锥形。

12、本发明的优点与积极效果为：

13、1．本发明针对长大隧道火灾应急疏控需求，保证了指向控火机器人在长大隧道中进行可靠持续的灭火作业，提高了隧道火灾应急疏控任务的灭火效率和自动化程度。

14、2．本发明的快速提升对接接口采用丝杠丝母组件进行驱动，在进行对接与夹紧的同时还具有自锁的功能，保证了快速提升对接接口的安全性。

15、3．本发明的机器人消防水管接口法兰采用倒锥形设计，提高了快速提升对接接口的被动顺应能力，同时降低了快速提升对接接口对接精度的要求。

技术特征：

1.一种用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：包括行走轮装置（1）、快速提升对接接口（3）、主体结构装置（4）、横向剪式伸缩装置（5）及承重板（6），所述承重板（6）左右两侧的前后两端分别安装有用于在长大公路隧道内机器人轨道上移动的行走轮装置（1），所述承重板（6）上还安装有实现指向控火机器人与固定在长大公路隧道顶部消防水管（2）横向对接的横向剪式伸缩装置（5），所述横向剪式伸缩装置（5）的伸缩方向与行走轮装置（1）的移动方向垂直，所述主体结构装置（4）固接在横向剪式伸缩装置（5）上，所述快速提升对接接口（3）安装在主体结构装置（4）的顶部；所述快速提升对接接口（3）包括支撑架、电机（302）、丝杠丝母组件、滑块驱动架（305）、传动组件、左滑轨支撑架（309）、左滑轨滑块组件、消防水管卡头（311）、右滑轨支撑架（315）及右滑轨滑块组件，所述左滑轨支撑架（309）及右滑轨支撑架（315）分别固定在主体结构装置（4）的顶面，所述支撑架安装于左滑轨支撑架（309）及右滑轨支撑架（315）上，所述支撑架上分别安装有电机（302）及丝杠丝母组件，所述电机（302）通过传动组件与丝杠丝母组件中的丝杠连接，所述滑块驱动架（305）的一侧与丝杠丝母组件中的丝母相连、另一侧分别通过左滑轨滑块组件、右滑轨滑块组件与左滑轨支撑架（309）、右滑轨支撑架（315）滑动连接，所述消防水管卡头（311）分别与左滑轨滑块组件、右滑轨滑块组件相连；所述消防水管卡头（311）下方设有安装于主体结构装置（4）上的机器人消防水管接口法兰（319）。

2.根据权利要求1所述用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：所述支撑架分为下支撑架（301）及上支撑架（308），所述下支撑架（301）的两侧分别安装于左滑轨支撑架（309）及右滑轨支撑架（315）上，所述上支撑架（308）的两侧分别安装于左滑轨支撑架（309）及右滑轨支撑架（315）上；所述丝杠丝母组件包括伸缩驱动丝杠（303）及伸缩驱动丝母（304），所述伸缩驱动丝杠（303）的两端分别转动安装于下支撑架（301）及上支撑架（308）上，所述电机（302）固定在下支撑架（301）或上支撑架（308）上，所述电机（302）的输出轴通过传动组件与伸缩驱动丝杠（303）的一端相连，驱动所述伸缩驱动丝杠（303）旋转，进而通过所述伸缩驱动丝杠（303）与伸缩驱动丝母（304）的螺旋副由伸缩驱动丝母（304）带动所连接的滑块驱动架（305）实现升降。

3.根据权利要求1所述用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：所述传动组件为齿轮传动组件，包括驱动齿轮a（306）及驱动齿轮b（307），所述驱动齿轮a（306）安装于电机（302）的输出轴上，所述驱动齿轮b（307）与丝杠丝母组件中的丝杠连动，并与所述驱动齿轮a（306）相啮合。

4.根据权利要求1所述用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：所述左滑轨滑块组件包括左滑轨（310）、左滑块连接架（312）及左滑块（313），所述左滑轨（310）固接在左滑轨支撑架（309）上，所述左滑块（313）的一侧与左滑轨（310）滑动连接，所述左滑块（313）的另一侧与左滑块连接架（312）的一端固接，所述左滑块连接架（312）的另一端与消防水管卡头（311）相连。

5.根据权利要求1所述用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：所述右滑轨滑块组件包括右滑轨（318）、右滑块连接架（317）及右滑块（316），所述右滑轨（318）固接在右滑轨支撑架（315）上，所述右滑块（316）的一侧与右滑轨（318）滑动连接，所述右滑块（316）的另一侧与右滑块连接架（317）的一端固接，所述右滑块连接架（317）的另一端与消防水管卡头（311）相连。

6.根据权利要求1所述用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：所述消防水管卡头（311）下端面安装有消防水管对接定位销（314），所述消防水管卡头（311）通过消防水管对接定位销（314）实现与消防水管（2）上的机器人消防水管接口法兰（319）的对接定位。

7.根据权利要求1所述用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：所述消防水管卡头（311）呈“c”形。

8.根据权利要求1所述用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：所述行走轮装置（1）包括安装板（101）及行走轮（102），所述安装板（101）的下端固接于承重板（6）上，所述安装板（101）上端内侧上下安装有两个行走轮（102）。

9.根据权利要求1所述用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，其特征在于：所述机器人消防水管接口法兰（319）的顶部为倒锥形。

技术总结
本发明涉及一种用于长大公路隧道火灾应急疏控的指向控火机器人，承重板左右两侧的前后两端分别安装有行走轮装置，承重板上还安装有横向剪式伸缩装置，主体结构装置固接在横向剪式伸缩装置上，快速提升对接接口安装在主体结构装置顶部；左、右滑轨支撑架分别固定在主体结构装置的顶面，支撑架安装于左、右滑轨支撑架上，支撑架上分别安装有电机及丝杠丝母组件，电机驱动丝杠旋转，滑块驱动架的一侧与丝母相连、另一侧分别通过左、右滑轨滑块组件与左、右滑轨支撑架滑动连接，消防水管卡头分别与左、右滑轨滑块组件相连。本发明保证了指向控火机器人在长大隧道中进行可靠持续的灭火作业，提高了隧道火灾应急疏控任务的灭火效率和自动化程度。

技术研发人员：宋屹峰,王洪光,凌烈,孙鹏,吕鹏,王大千,林松
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15